《新型鋰電池多電子反應錳基電極材料研究》是依託南開大學，由陳軍擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：新型鋰電池多電子反應錳基電極材料研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：陳軍
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
尋求新型鋰離子與可充鋰空氣電池電極材料，特別是探索提高正、負極材料的容量和結構穩定性等，對研發新型能量轉化及儲存材料具有十分重要的意義。項目針對新型鋰電池領域的可控離子遷移與可逆充放電及安全性難點科學問題，通過二次鋰電池無機材料的設計最佳化研究，實現在較溫和條件下可控制備具有高容量或高催化活性的多電子反應Mn基氧化物、多孔碳（如石墨、石墨烯、醌類共軛型羰基化合物等）修飾Mn基複合材料、多孔錳（鋁、銅）合金負載LixM (M = Na, K, Mg, Ca)輕質合金及碳複合材料，揭示電極材料結構、組成、形貌、尺寸、價態等變化，及材料表面/界面、電荷轉移、物質輸運等對能量轉化與儲存性能的影響規律，構築高容量、長循環穩定性的新型鋰電池電極材料與電極結構，研製具有自主智慧財產權的新型高性能鋰離子電池與可充鋰空氣電池體系，為新型能源轉化及儲存材料與器件發展提供研究基礎和科學依據。
結題摘要
電池可以實現化學能和電能的轉化與儲存，是推動新能源與可再生能源發展的重要體系，以電動汽車和電網蓄能為重大套用背景的下一代鋰電池，其關鍵性能指標之一是高能量密度和快速放電能力。錳基電極材料具有資源豐富、價格低廉、無毒害等優點，在能量轉化/存儲領域（如鋰離子電池、超級電容器、金屬空氣電池、燃料電池等）表現出很高的電化學活性，但還需在多電子反應的高容量電極材料、電極材料-電解液表/界面結構最佳化、Li/Li+可逆轉化中的能量有效利用等方面深入系統研究。通過二次鋰電池材料的設計最佳化，項目合成了LiNi0.5Mn1.5O4 多孔納米棒、0.2Li2MnO3•0.8LiNi0.5Mn0.5O2納米棒、MnCO3@rGO 複合物、LiNi0.5Mn1.5O4•LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 複合物、Li2TiO3包覆的LiMO2（M=Ni，Co，Mn）納米帶等錳基電極材料，以及杯[4]醌、柱[5]醌、苯醌等醌類，Li4C8H2O6 納米帶、氧碳化合物等有機電極材料用於新型高性能鋰離子電池研究，實現了多電子反應；將高活性穩定型多孔Pt/CaMnO3、高活性多孔CaMnO3、非化學計量的鈣鈦礦CaMnO3-δ、ε-MnO2@Ni納米複合物、α-MnO2超長納米線及Co3O4@MnO2/Ni納米複合物用於可充鋰空氣電池體系研究，提高了容量保持率和電池的循環穩定性；此外，項目還開展了水系鋅電池、鈉離子電池、Li/Na-CO2等新型高容量電池體系的研究。
